电力控制装置、电力控制方法和电力供给系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及能够控制保持太阳能电池和其他发电元件的最大操作点并且能避免电力损耗的电力控制装置、电力控制方法和电力供给系统。所述电力控制装置具有：电力路径切换单元（32），可连接至多个发电元件（20-1，20-2）；以及电压转换单元（31），其转换由所述发电元件产生并且经由所述电力路径切换单元（32）供应的电压电平。所述电力路径切换单元（32）包括：第一连接切换功能，其针对所述多个发电元件在串联连接与并联连接之间切换；以及第二连接切换功能，其针对串联或者并联连接的所述发电元件在连接至所述电压转换单元的输入侧与不连接至所述电压转换单元的输入侧之间切换。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于控制由发电元件产生的电力供应的电力控制装置、电力控制方法和电力供给系统。
技术介绍
作为环境保护措施，期望开发不排放二氧化碳或者污染物质的清洁能源。其中，最近几年，太阳能发电和风力发电已经得到越来越广泛使用。尤其是，由于可安装于房子屋顶等上的太阳能电池(太阳能电池板)价格降低和发电效率提高，普通家庭中太阳能发电元件的使用正在逐渐变为广泛。太阳能发电元件尺寸也已经变得更小，并且配备太阳能电池的便携式电话已经可投入市场。 太阳能电池具有与恒定电压源(诸如干电池)特性不同的特性，并且具有如同依赖于跨其端子的电压的电流源的特性。因此，为了获得太阳能电池最大输出，连接至太阳能电池的负载电压需要与太阳能电池的最大操作点电压匹配。在太阳能电池的电流-电压特性中，电力最大的最大操作点(MPP :最大功率点)只有一个。然而，太阳能电池的电流-电压特性根据环境(诸如照明度或者温度)变化，使得在连接至太阳能电池的设备操作期间需要执行对于获得最大操作点电压的控制。在设备操作期间对于获得最大操作点的控制被称为MPPT (最大功率点跟踪)控制。已提出了实现MPPT控制的许多技术，并且针对直流路径的这些技术可大致分为以下两个类型。第一类型为涉及在多个太阳能电池的串联与并联连接之间切换的技术(例如，参见专利文献I)。第二类型为通过控制切换型DC-DC转换器来获得最大操作点的技术(例如，参见专利文献2)。引用列表专利文献专利文献I :日本专利申请公开号2001-218365专利文献2 :日本专利申请公开号7-336910
技术实现思路
本专利技术待解决的问题为了实现MPPT控制，根据在串联与并联连接之间切换多个太阳能电池连接的第一技术，可执行使得能接近最大操作点的控制。然而，在此技术中，因为太阳能电池可能并联连接，所以相应太阳能电池需要具有相同最大操作点电压。此外，串联或者并联连接的可行模式根据太阳能电池数目变化。例如，当有两个太阳能电池时，必须从全部串联连接和全部并联连接的两个最大操作点作出选择；当有六个太阳能电池时，必须从四个最大操作点作出选择。在该情况下，缺点在于，因为在相应点之间电压差不统一，所以存在许多电压段，其中，跨端子的电压不能与最大操作点匹配。根据通过控制DC-DC转换器来获得最大操作点的第二技术，切换控制信号可被控制为使得对蓄电池的充电电流可为最大。然而，存在与DC-DC转换器中电力损耗或者控制电路(例如，诸如电流测量电路)中电力损耗相关联的缺点。本专利技术在于提供可控制保持发电元件(诸如太阳能电池)的最大操作点并且可避 免电力损耗的电力控制装置、电力控制方法和电力供给系统。解决方案根据本专利技术第一方面的电力控制装置包括电力路径切换单元，被配置为能与多个发电元件连接；以及电压转换单元，被配置为转换由发电元件产生并且经由电力路径切换单元供应的电压电平。电力路径切换单元包括第一连接切换功能，其针对所述多个发电元件在串联连接与并联连接之间切换；以及第二连接切换功能，其针对串联连接或者并联连接的发电元件在连接至电压转换单元输入侧与不连接至电压转换单元输入侧之间切换。根据本专利技术第一方面的电力控制方法包括以下步骤当多个发电元件的输出电压处于第一电压范围内时，通过第一连接切换功能来并联连接所述多个发电元件，并且通过第二连接切换功能来执行连接切换为非连接状态，使得所述多个发电元件的输出电压中任一个的电压电平不被电压转换单元转换；当所述发电元件的输出电压处于比第一电压范围更低的第二电压范围内时，通过第一连接切换功能来并联连接所述多个发电元件，并且通过第二连接切换功能来执行连接切换为连接状态，使得所述多个发电元件的最后级输出电压(final-stage output voltage)的电压电平被电压转换单元转换；以及当所述发电元件的输出电压处于比第二电压范围更低的第三电压范围内时，通过第一连接切换功能来串联连接所述多个发电元件，并且通过第二连接切换功能来执行连接切换为非连接状态，使得所述多个发电元件的输出电压中任一个的电压电平不被电压转换单元转换。根据本专利技术第二方面的电力供给系统，包括多个发电元件，被配置为产生电力；以及电力控制装置，被配置为将来自发电元件的电力供应给负载侧。电力控制装置包括电力路径切换单元，被配置为能与所述多个发电元件连接；以及电压转换单元，被配置为转换由发电元件产生并且经由电力路径切换单元供应的电压电平。电力路径切换单元包括第一连接切换功能，其针对所述多个发电元件在串联连接与并联连接之间切换；以及第二连接切换功能，其针对串联或者并联连接的发电元件在连接至电压转换单元输入侧与不连接至电压转换单元输入侧之间切换。根据本专利技术第三方面的电力控制装置，包括电力路径切换单元，被配置为能与多个发电元件连接，并且包括针对所述多个发电元件在串联连接与并联连接之间切换的功能；特性测量电路，被配置为测量所述多个发电元件的输出特性；以及控制单元，被配置为根据来自特性测量电路的测量结果来执行电力路径切换单元的电力路径切换控制。根据本专利技术第四方面的电力供给系统，包括多个发电元件，被配置为产生电力；以及电力控制装置，被配置为将来自发电元件的电力供应给负载侧。电力控制装置包括电力路径切换单元，被配置为能与所述多个发电元件连接，并且包括针对所述多个发电元件在串联连接与并联连接之间切换的功能；特性测量电路，被配置为测量所述多个发电元件的输出特性；以及控制单元，被配置为根据来自特性测量电路的测量结果来执行电力路径切换单元的电力路径切换控制。根据本专利技术第五方面的电力控制装置，包括电压转换单元，被配置为转换由至少一个发电元件产生的电压电平；特性测量电路，被配置为测量发电元件的输出特性；以及控制单元，被配置为根据来自特性测量电路的测量结果来执行在电压转换单元中跟踪发电元件的最大电力操作点的MPPT控制。电压转换单元被配置为比较可变参考电压与由发电元件产生的电压电平，并且执行充电或者放电，使得根据比较结果来跟踪发电元件的最大电力操作点。控制单元被配置为通过基于来自特性测量电路的测量结果供应可变参考电压来执行在电压转换单元中跟踪发电元件的最大电力操作点的MPPT控制。·根据本专利技术第六方面的电力供给系统，包括至少一个发电元件，被配置为产生电力；以及电力控制装置，被配置为将来自发电元件的电力供应给负载侧。电力控制装置包括电压转换单元，被配置为转换由发电元件产生的电压电平；特性测量电路，被配置为测量发电元件的输出特性；以及控制单元，被配置为根据来自特性测量电路的测量结果来执行针对电压转换单元中跟踪发电元件的最大电力操作点的MPPT控制。电压转换单元被配置为比较可变参考电压与由发电元件产生的电压电平，并且执行充电或者放电，使得根据比较结果来跟踪发电元件的最大电力操作点。控制单元被配置为通过基于来自特性测量电路的测量结果供应可变参考电压来执行针对电压转换单元中跟踪发电元件的最大电力操作点的MPPT控制。根据本专利技术第七方面的电力控制装置，包括电力路径切换单元，被配置为能与多个发电元件连接，并且包括针对所述多个发电元件在串联连接与并联连接之间切换的功能；以及逆流防止电路，设置于将来自电力路径切换单元的输出电力供应给负载的电力供应线，并且包括当负载侧电位高于电力供本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：横山正幸，大泽尚学，山崎由美子，斋藤正太郎，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：
国别省市：